东北地区两针松种质资源保护利用与研究现状

2013-04-18张立志徐连峰张少龙

防护林科技 2013年6期

张立志，徐连峰，张少龙

（1.红花尔基樟子松林国家级自然保护区管理局，内蒙古呼伦贝尔 021112；2.黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江齐齐哈尔 161005；3.黑龙江省平山林业制药厂，黑龙江哈尔滨 150324）

1 两针松种质资源概况

1.1 国内两针松品种概况

东北半干旱地区国内两针松在园林及防护林体系建设中应用较多，品种较少，但也基本包括了东北地区原产的大多数品种。主要是樟子松、长白松、兴凯湖松、油松以及近几年开展深入研究的钻天松。虽然这些品种在林业的各个领域得到较好应用与保护，但严格意义上讲都属于引进种。樟子松种群的天然分布于内蒙古红花尔基沙地及内蒙古大兴安岭林区北部的金河、阿龙山、满归、莫尔道嘎等地区［1，2］，经过多年的引种栽植，已在该区内有较大面积的分布，而且各省都建有樟子松优良家系的种子园［3－6］。长白松原产于吉林省东南部，是我国特有的两针松，吉林西部地区有较大面积的栽植，黑龙江、辽宁少有引种栽植，且大多数集中在园林景区［7－9］。兴凯湖松主要分布于黑龙江南部密山、鸡西、鸡东及穆棱等县，具有抗旱、抗风抗寒和耐瘠薄等特性，仅在黑龙江省西部有引种栽植［10］。钻天松原产内蒙古的红花尔基，它横跨鄂温克族自治旗和新巴尔虎左旗南部。除原产地外，仅在黑龙江省西部的齐齐哈尔有少量的供试植株。

1.2 国外引进的两针松品种概况

为了改善林种结构、丰富树种资源，东北地区从20世纪60年代就开始了国外针叶树的引入工作。例如从1961年开始，辽宁熊岳植物园（原名熊岳农业试验场）就从欧美及邻边等国家引入针叶树种，到目前已先后引进20余种国外重要造林及绿化美化的两针松［11］，经过多年的试验栽培，较为成功的两针松有：欧洲赤松、日本赤松、黑松、班克松、小干松等几个品种。这些品种也基本上代表了东北半干旱地区国外引进两针松的较为成功的范例［12］。

2 两针松种质资源的利用

2.1 防护林体系建设

东北半干旱地区经过几十年的三北防护林体系建设，林业有了较快发展，森林覆被率已达15%左右。但其中杨树纯林占90%以上，在杨树纯林中仅小黑杨这一个品种就占到85%以上，由此造成树种结构单一、品种更单一，进而导致防护林体系功能不稳，病虫害发生严重。而部分针叶树的成功引入，尤其是两针松中樟子松、油松的成功引入及大面积推广应用，有效地改善和缓解了工程建设中树种结构的问题，提高了防护功能的稳定性，并在一定程度上增强了防护效能，比如延长了防护周期、解决了防护功能的季相相对稳定的问题等等［13，14］。

2.2 绿化美化

适合我区栽植的两针松都具有树形优美、抗逆性强的优点，加之其常绿不落叶，是北方城市园林绿化的优良树种。除钻天松种源不足外，其他树种均在城市园林绿化中被不同程度的应用，特别是长白松和黑皮油松。陈玮在研究中发现，两针松特别是油松在东北冬季有很好的滞尘作用。东北地区城市的大气污染大多属于典型的煤烟型污染，主要污染物是烟尘和SO2，这些飘尘中除含有重金属外，还含有致癌物质和细菌病毒等，对人体健康具有很大的威胁。两针松枝叶茂密，在北方寒冷的冬季不落叶，这就大大增强了树体对烟尘的滞附能力，当含尘气流经过树冠时，一部分颗粒较大的灰尘被树叶阻挡而降落［15］。由此可见，这些树种在绿化中不仅发挥了其景观效能，更重要的是在创造最佳人居环境中发挥了极大的生态效益。

2.3 基因储备

林木基因资源是林业实现可持续经营的基础，目前我国十分重视对于林木种质资源的保存与利用，2000年颁布实施的《中华人民共和国种子法》就规定了“国家依法保护种质资源，任何单位和个人不得侵占和破坏种质资源”。目前少数树种正在利用国际援助项目进一步扩大遗传基因开发、保存和持续利用。东北地区的两针松大多具有优良的耐寒基因和抗性基因，通过建立植物园、树木园、种子园、良种基地、采种基地以及引进和培育林木良种来加强对基因资源的保存，为今后利用基因导入技术培育新品种、病虫害治理等方面储备资源。

2.4 化学物质提取

大多数的两针松都可提取一些化学物质，用于医学和病虫害防治。松类植物有一共同特点就是从松皮内可提取前花青素，前花青素在欧美应用已经有几十年的历史，可作为血管增强剂［16］。贾洪敏等在研究中发现，油松松脂单萜类组分中有蒎烯、莰烯、柠檬烯、香叶烯等等，这些物质的存在与其抗虫性有紧密的相关性。根据红脂大小蠢主要危害20～40年生油松，危害程度阳坡重于半阳坡及阴坡，相同坡向，下坡最重的危害特点，已有的研究证明，单萜类蒎烯、香叶烯具有抗虫性质。水芹烯、柠檬烯对一些小蠢虫有毒杀作用。欧洲赤松的蒎烯、水芹烯对纵坑切梢小蠢有忌避作用，越是容易受侵害的树木中这几种物质的量越多［17］。

3 两针松的研究现状

3.1 育种技术研究

针对两针松育种，现在研究较为广泛。主要通过建立优良家系、无性系种子园、采穗圃等常规育种技术开展育种工作，且育种的水平在逐步提高和完善。在传统杂交育种的基础上，以分子标记遗传距离为基础，研究亲本间遗传差异与子代性状表现的关系，进行杂种优势预测和杂交亲本的选配是育种领域一项新技术。黄少伟在调查研究中发现，到目前为止，在松树进行的比较遗传作图仅集中在少数几个树种上，包括火炬松与辐射松、火炬松与湿地松、火炬松与欧洲赤松、湿地松与加勒比松［5，18］。可见，育种研究虽然达到分子水平，但也仅限于部分大专院校及国家级科研院所较小的范围内，真正应用于生产中还需要相当长的一段时间。应用于林木种质改良的生物技术主要有林木细胞工程和基因工程。生物技术使人类对植物遗传和变异的研究及利用达到新的水平，但在保证生物技术迅速发展的因素中极其重要的工作是必须保存各种遗传资源［19］。另外，生物技术还不能对树木的许多目标基因实现随意的操作和组合。常规育种仍是当前提供优良林木繁殖材料的重要来源。随着分子生物学研究的进展，在利用现代生物技术提高育种效率，缩短育种周期，创造优质、适应性广、抗逆性强的林木品种方已取得一定的成绩。但还有许多关键性技术需要进一步研究解决，而现代生物技术与常规育种结合才能有效地达到实用的目的［20］。

3.2 嫁接繁殖技术

嫁接繁殖因具有不易发生变异、提早成熟效应以及对于珍稀树种的保护和野生树种的引种驯化等诸多优点，尤其是对一些有性繁殖败育、扦插不易生根树种来说，可发挥在繁育中的优势，因而该项技术在研究和生产领域备受关注。从嫁接的机理、嫁接的时间、嫁接的部位、嫁接的方式及砧木的选择等方面的研究都非常深入，特别是植物激素的使用。崔克明等研究内源IAA对形成层活动影响时发现，在未成熟木质部和韧皮部形成旺期时，形成层内源IAA急剧增加，当这些细胞分化成熟时IAA浓度降低，并维持在一定水平［21］。另外的试验证明，五类植物激素（生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯）都参与了形成层通过平周分裂或斜向横分裂增加自身和向内形成木质部、向外形成韧皮部的过程。说明植物激素可以促进形成层活动，有利于嫁接成活［22，23］。另外，近几年茎尖脱毒点接技术、试管嫁接技术也尝试应用两针松嫁接中［24］。

3.3 生物工程技术研究

对于两针松生物工程技术方面的研究较多，也取得了相当的成就。国外针叶树种体胚发生研究起步较早，研究也更系统更深入。早在1976年，Durzan等就首次报道了班克松离体培养下的类胚结构［25］。我国对针叶树的离体培养研究起步较晚，但也较为深入，王虹在调查研究中发现，目前我国已有30多个针叶树品种，包括欧洲赤松在内的4～5个东北两针松植物获得了生根再生植株［26］。朱丽华等以带子叶的黑松顶芽作为外植体，建立了包括丛生芽诱导、伸长、生根的植株再生体系［27］。尽管如此，两针松（针叶树）的组织培养难度还是相当的大。一方面离体培养器官发生的培养技术仍很不完善，外植体取材难，绝大多数的针叶树种离体培养只能采用种子、胚、子叶、下胚轴以及无菌苗作为外植体。另一方面，继代培养周期长，胚性愈伤组织诱导率低，可重复性差；体细胞胚的植株再生频率低等这些因素都是制约针叶树组培快速发展的技术瓶颈。

3.4 引种栽培技术研究

东北地区针叶树种引种取得了很大的成绩，到目前为止，据不完全统计已引种外来针叶树种40余种，获得广泛栽培的国内外两针松有3种：班克松、欧洲黑松、油松。尤其是对班克松、黑松等已经进行了广泛的种源试验，并对选出的优良种源进行了优良家系的筛选应用于造林，造林面积仅次于樟子松。获得广泛研究、适应范围较广的两针松有欧洲赤松、小干松、日本黑松等，部分地区引种成功的树种有黄松、脂松、华山松以及刚松与火炬松的杂交种等。以上树种已经成为或将会成为绝大部分地区或部分地区的重要造林树种［10］。辽宁省固沙造林研究所的赵晓明等针对科尔沁沙地从欧美等地区引进多个品种获得成功［28］。吉林市林科院的陈志民等对班克松、东部白松、小干松、欧洲赤松等树种开展了种源试验，筛选出了适应各个区域的优良种源，并划分出了优良种源区。黑龙江省森林与环境科学研究院经几十年的引种工作，确定长白松、兴凯湖松等可作为防护林树种及庭院绿化树种进行大面积栽植。为该区农防林发展增添了新的品种［11］。通过不断的深入研究，这些树种大部分已经进入结实期，在生产上得到了广泛应用。子代测定显示，良种的遗传增益效果十分显著，为加速东北地区造林绿化进程、提高森林覆被率和森林资源质量发挥了极其重要的作用。

4 小结

东北半干旱地区由于受气候条件、立地环境等因素的影响，林业建设中适宜的品种较少，针叶树的品种更加匮乏，尤其是两针松在林业建设及城市园林发展中所占的比重相当小。尽管政府主管部门已对这种现状有了深刻认识，一些科研生产单位也竭尽全力在育种、病虫害以及生物工程领域进行深入研究，力图改变这种状况，也取得了很大的进步，但还远远不够。特别是近几年，大力推广的樟子松出现了立地衰退成片枯死的现象［29，30］，在两针松种质资源保护及利用方面又给我们提出了新的课题。而开展针叶树种质资源库建设无疑会对该区树种结构调整、适宜优良品种选育及物种多样性的提高等方面将起到极大的促进作用。如何保护好现有的种质资源、如何引入国外优良品种，增加基因资源的多样性，实现我区林业可持续经营和发展，将是我们面临的严峻挑战。

［1］底国旗，沈海龙.内蒙古大兴安岭林区樟子松天然分布与资源状况［J］.东北林业大学学报，2006，34（1）：101－103

［2］康宏樟，朱教君，李智辉，等.沙地樟子松天然分布与引种栽培［J］.生态学杂志，2004，23（5）：134－13

［3］王曼，安宇宁，尤国春，等.沙地樟子松种子园施肥试验［J］.防护林科技，2007（6）：26－28

［4］赵玉林，任巧燕，吴永宏，等.榆林沙区樟子松种子园建立及经营技术［J］.陕西林业科技，2006（2）：87－88

［5］徐树堂，尤国春，赵洪义.樟子松无性系种子园种子生长及其苗木培育［J］.防护林科技，2006（1）：13－15

［6］刘录，毛玉琪，张景林，等.樟子松种子园无性系开花结实的研究［G］.中国林学会第三届青年学术研讨会及成果展示会，1995

［7］尤国春，宋晓东，徐树堂.章古台沙地长白松、欧洲赤松的引种［J］.东北林业大学学报，2007，35（1）：13－15

［8］杨金龙，范宗泉，王立刚，等.长白松引种育苗及造林技术［J］.防护林科技，2007（3）：130－131

［9］满文慧，崔雅君，李国林.天然长白松干形的研究［J］.吉林林业科技，2006，35（6）21－25

［10］陆志民，章林，赵瑛，等.东北地区外来针叶树种引种现状及发展策略［J］.东北林业大学学报，2004，32（5）：23－25

［11］邵凯先，陈明国，宋文君，等.兴凯湖松的生态功能及保护、利用价值［J］.防护林科技，2004，61（4）：54－58

［12］王立刚，高野，刘新宇，等.黑龙江省西部地区农防林针叶树新品种的引选［J］.防护林科技，2007（3）：16－18